Proiectarea sistemului rutier,a podetelor tubulare si a podului mic.docx

8/13/2019 Proiectarea sistemului rutier,a podetelor tubulare si a podului mic.docx

1/36

Construirea i calculul mbrcmintei rutiere de tip nerigid

Date iniiale:Raionul proiectrii se afl n zona a III (IV) climateric rutier. Intensitatea

circulaiei, automobile/24ore.

Pentru a determina intensitatea etalon de calcul a autocamioanelor cu dou osii, senmulete numrul automobile de tip ila etalon pentru acest tip.Autocamioanele cu trei osii. Numrul lor de acest tip se nmulete cu doi (adic

se consider ca dou autocamioane).Autotrenurile se primesc ca attea automobile, cte osii sunt n autotren.

Autoturismele nu se consider.

,unde: coeficient care depinde de numrul benzilor de circulaie(pentru 2 benzi

de circulaie, =0,5; pentru 3 benzi i mai multe, 0,35);intensitatea etalon;

n numrul tipurilor de autocamioane n fluxul de transport; intensitatea automobilelor de tip i ;coeficientul etalon pentru automobile de tipi la automobilul de calcul.

Sarcina pe ax a automobilului etalon:

T,(km) 2-4 4-8 8-13 autotrenuri

(39,2)

0.36

(78,4)

0,.76

(98)

1.0

(98)

2*1.0

Localitatea dup gradul de umiditate, se refer la (I-II-III) tip, solulterasamentului fiind - argil nisipoas.

Pentru construcia mbrcmintei rutiere, se folosesc urmtoarele materiale:

- Piatr spart din granit, clasa I;- Piatr de calcar din mina local (clasa IV);- Nisip de granulozitate fin cu coeficientul de filtraie 5m/24 ore;- Bitum 60/90.

Determinarea modulului de elasticitate necesar

Reeind din aceea c drumul este de categoria(II-III-IV), se va proiecta acoperiuldrumului conform tabelului(vezi materialul de prelegeri).


2/36

Pentru aceasta n calitate de calcul primimautomobilul cu aciunea sarcinei pe oax de 98 kN(10t). Amprenta de calcul a anvelopei n timpul staionrii va fi d=33cm,i presiunea n anvelop de g= 0,6

Determinnd intensitatea sumar de calcul etalon dup formula 1.1, i conformnomogramei (fig. 2.13) primim modulul de elasticitate necesar (Enec.). Comparmrezultatul primit cu normele (din BCH 46-72), i dac o depete, atunci o primim peaceea calculat, dar dac nu, pe cea din normativ.

Intensitatea circulaiei etalon la automobilul de calcul, aut/24or

Alctuirea structurii mbrcmintei rutiere

Pentru categoria tehnic rutier II:

1. beton-asfalt mrunt fierbinte;

2. beton-asfalt mcat fierbinte;

3. piatr spart tratat cu liant;

4. piatr spart amplasat prin metoda

nepenirii;5. nisip.

Caracteristicile de calcul a materialelor sunt urmtoarele:Modulul de elasticitate a beton-asfaltului mrunt n zona a IV-a rutier, -60/90

Moduldeela

sticitatenecesar


3/36

Material temperatur Modulul deelasticitate

Ri

B/A dens mruntfierbinte

20 30, C 1800/900 1,8

B/A dens porosfierbinte

20 30, C 1200/700 1,2

Piatr spart tratatcu liant

20 30, C 900/600 0,8

Material E, MPa C, MPa

Piatr spartprin

metoda nepenirii

350-450

Nisip mcat 120 40 0,006

Caracteristicile de calcul a solului terasamentuluiTabel 10, BCH

Solul Umiditatea Es, MPa Cs, MPa

Nisip-argilos 0,7-0,75 49-45 35-35 0,012-0,011

Nisip undepredomin praf

0,7-0,75 72-66 36-35 0,014-0,012

Argilnisipoas sau

argil

0,7-0,75 31-24 17-15 0,019-0,015

Nisip argilosprfos, argil

nisipoasprfoas

46-38 18-15 0,016-0,013

Structura mbrcmintei rutiere satisface cerinelor fiabilitii i rezistenei dupcriteriul ncovoierii elastice numai n cazul cnd:

.


4/36

Dependena coeficientului cu rezisten fade nivelul fiabilitii, este reprezentat mai jos:

coeficient de rezisten;

coeficient de fiabilitate.

n dependen de categoria drumului i tipului mbrcmintei rutiere, raportuldintre Kri Ks, se indic n tabelul urmtor:

Table 3.1. BCHTipul mbrcmintei

rutiereCategoria tehnic Ks Kr

mbrcminte rutier detip capital

I, II, IIIi, Ir, 0,95 1,0

mbrcminte rutier cuacoperi perfecionat

III, IVi, IIr 0,90 0,94

mbrcminte rutier cuacoperi uor

III, IV, IVi, IIr 0,85 0,90

De trecere IV, V, IIr, IIIr 0,60 0,63

,,i- categoria a III-a industrial,,,r- categoria a I-a rural.

1.1. Calculul grosimii mbrcmintei rutiere dup modulul de elasticitate (E)admisibil.

Pentru calculul grosimii mbrcmintei rutiere, mai nti determinm modulul deelasticitate necesar Enec(MPa), conform nomogramei 2.13(Primeri Proiectirovanie), saudup tabelul 3.3(BCH)


5/36

Categoriadrumului Intensitatea decalcul etalon pe1 band

Modul de elasticitate necesar, MPaCapital Uor Trectoare

I 500 230 - -

II 250 220 180 -

III 70 180 160 -

IV 70 - 125 65

V (50) - 100 50

Not: Sarcina intensitii ce acioneaz (cu parantez pentru grupa B, frparantez pentru grupa A) .

Schema de calcul este artat mai jos:

Pentru a ncepe calculele, este nevoie de determinat tipul mbrcmintei rutiere,straturile constructive n dependen de intensitatea de calcul etalon. Straturileconstructive pot fi determinate din fig. 2.1; 2.2; 2.3(BCH).


6/36

Deoarece straturile suprastructurii au o rezisten mai mare dar sunt i economicmai costisitoare, noi le adoptm conform normelor n vigoare minime pos ibile, spreexemplu:

Beton-asfalt mrunt dens: 0,03-0,05 m; Beton-asfalt mcat: 0,06-0,07 m.

Pentru straturile infrastructurii din piatr spart prelucrat cu material liant ndependen de categoria drumului:

Categoria drumului I II III, IV

h, m 0,10 0,08 0,06

Stratul de nisip se primete conform normelor, gradului de umiditate a solului izona climateric rutier. Din aceste considerente primim c este nevoie de a determinagrosimea stratului din piatr spart, cu att mai mult c acest material l avem la noi nar.

Exemplu:

Dup calculul intensitii etalon la automobilul cu sarcina pe o ax, am primit 248aut /24 ore, pe o band. Pentru aa o sarcin, este nevoie de proiectat mbrcminterutier de tip capital cu acoperiperfecionat.

Dup nomograma 2.13(P.P.),Enec=220 MPa.

Straturile constructive conform figurii 2.1(BCH), pot fi urmtoarele:


7/36

Calculul l ncepem conform schemei de mai sus (din jos n sus). Deoarece nsistemul rutier sunt cunoscute grosimea fiecrui strat n afar de cel de piatr spart,este nevoie de determinat Modulul de elasticitate necesar la suprafaa stratului de nisipEtot

IIII, i Modulul de elasticitate a suprafeei de calcul din piatr spart EtotIII.

Pentru determinarea acestor module de elasticitate EtotIIII

i EtotIII

, folosimnomograma 2.15 (P.P.).

Pentru stratul de nisip:

E1=En=120MPa, h=20 cm;

E2=Esol=27MPa.

Calculm:E2/E1= 27/120 = 0,22; i h/D= 20/33 = 0,61

Depunem valoarea pe abscisa nomogramei, dar E2/E

1pe ordonat, ducem prin ele

linie vertical i orizontal n punctul interseciei acestei linii gsimEtot (E1=0,41). Deaici primimEtot

IIII= 0,41*120 = 49,2MPa.Pentru determinareaEtot

III(modulul total de elasticitate la suprafaa stratului depiatr spart), ncepem calculul de sus n jos. Pentru aceasta primim consecutiv pentrufiecare strat modulul de elasticitate la suprafa lui E1, egal cu modulul de elasticitatea materialului, iar modulul de elasticitate total al straturilor de mai jos, fiind E2.

Pentru stratul de sus din beton/asfalt,Etot=Enec=220MPa;E1=Ea.b.j=1300MPa, h= 4 cm.

Calculm:Econ/E1=220/1300 = 0,17, i h/D = 4/33 = 0,12.

Depunem valoarea h/Dpe abscis i ducem o linie vertical pn la intersecia cucurbaEcon/E1, i proiectm pe axa ordonatelor.

PrimimE2/E1= 0,15, de aiciEcon= E2 = 0,13*E1=0,15*1300 = 175,5.Econ= Econ=195,5MPa;E1=Ea.b.j.=900MPa, h=6 cm;

La raportulEcon/E1=195/900 = 0,22, h = 6/33 = 0,18; folosind nomogramaprimim:E2/E1=0,17;Econ

II=0,17*900=153,0MPa.E1=Ep.s.b.=750, h=8 cm;Econ/E1=153/70 = 0,2; h/D= 0,24;E2/E1= 0,145;Econ

III =0,145*750 = 108,75.Pentru determinarea grosimii stratului din piatr spart, primim:

Econ = EconIII=108,75MPa;

E1= 400;E2 = EconIII= 49,2MPa;

Determinm raportul:Econ/E1=108,75/400 = 0,27;E2/E1=49,2/400=0,12.

Depunem pe axa ordonatelor a nomogrameiE2/E1=0,12 i ducem o linie

orizontal pn la intersecia cu curbaEcon/E1=0,27. Punctul de intersecie pe axaabsciselor valorii h/D=0,52, dup aceast valoarea h/D,determinm grosimea stratuluide piatr spart:


8/36

h=0,54*33=17,82 18 cm.Rezultatele primite le introducem n tabel:

Materiale, straturi h, cm h/D E1, MPa Ecom/E1 E2/E1 Ecom, suprastr.

A/B, strat de sus 4 0,12 1300 0,17 0,15 220

A/B, strat de jos 6 0,18 900 0,22 0,17 195

Piatr neagr 8 0,24 750 0,20 0,145 153

Piatr spart 18 0,52* 400 0,27 0,12 108,75

Nisip 20 0,61 120 0,41* 0,22* 49,2

Sol - - 27 - - -

Controlul la stabilitate mpotriva forfecriiAcest control se ndeplinete numai pentru fundaia mbrcmintei rutiere i a

stratului de nisip.Fundaia din pmnt

Ea este calculat dup modulul de elasticitate , sistemul din multe straturi lreaducem la o sistem bistatic. Stratul de jos are modulul de elasticitate

E2=Es=27MPa,unghiul de frecare , coeficient de coeziune c=0,017, grosimeastratului de sus este egal cu suma grosimii tuturor straturilor (h=4+6+8+18+20 = 56).

Modulul de elasticitate al acestui strat l primim ca media aritmetic a tuturorstraturilor:

Condiia, la care n stratul constructiv nu apar deformaii la forfecare, este atuncicnd se ndeplinete inegalitatea:

tensiunea maximal activ la forfecare de la aciunea sarcinii temporare,tensiunea activ la forfecare de la greutatea proprie a straturilor

mbrcmintei rutiere.

tensiunea activ la forfecare admisibil.

Pentru determinarea tensiunii maxime active la forfecare, folosim nomograma2.16.(P.P.), pentru aceasta:

Emed/E2=460,7/27=17,1, iar h/D =56/33=1,7.

Pentru aceste condiii i , dup nomograma 2.16(P.P.) gsim

. De aici .


9/36

Tensiunea activ mpotriva forfecrii din greutatea proprie a straturilor sedetermin dup figura 2.17(P.P.), nomograma pentru determinarea tensiunii active dela greutatea proprie a mbrcmintei rutiere:

Cunoscnd h=56 cm i c=0,017:

, de aici

unde: coeficient, care efectueaz scderea rezistenei la forfecare subaciunea repetrii sarcinii,

coeficient de rezerv dup nomograma 3.8.(BCH), n dependende intensitatea de calcul (pentru 248aut/zi, );

coeziunea solului, c=0,017;

coeficient de rezisten considernd cerinelor de exploatare ambrcmintei rutiere, 1;

coeficient de suprancrcare n timpul circulaiei autovehiculului, n= 1,15;

coeficient care evideniaz conlucrarea comun a traturilor, m=

0,65.

Deci 0,0066


10/36

Dup nomograma 2.17(P.P.), din i h=36, primim:

Tensiunea deplin:

ea este cu mult mai mare dect , deciprimim c structura mbrcmintei rutiere are un coeficient de rezisten cu o rezervfoarte mare mpotriva deplasrilor la forfecare la suprafaa straturilor soluluiterasamentului i de nisip.

Controlul la tensiunea de ntindere n straturile coezive

n straturile monolite (beton-asfalt i piatr spart prelucrat cu bitum) apar tensiuni

de ntindere la ncovoiere , care nu trebuie s depeasc limita admisibil atensiunilor de ntindere a materialului stratului.

Controlul la tensiunea de ntindere l vom ndeplini pentru stratul de jos de beton-asfalt i stratul monolit a infrastructurii din piatr spart tratat cu bitum.

Pentru acoperiul beton-asfalt, determinm modulul de elasticitate medie a ambelorstraturi:

Modulul de elasticitate la suprafaa infrastructurii:

.

Folosind nomograma 2.19.a(P.P.), determinm tensiunea de ntinderemaxim specific =1,6 MPa:

=1,15P = 1,15*0,6*1,6=1,1 MPa; P = 0,6 MPa;Valoarea 1,1 este mai mic ca valoarea admisibil a stratului de jos din beton-

asfaltRi=1,2, .

Tensiunile de ntindere la ncovoiere a stratului intermediar monolit a

mbrcmintei rutiere .

Piatra spart tratat cu bitum o determinm dup monograma 2.19.b.

Pentru acesta h/D= (4+6+8)/33=0,55;

EII

med=(1300*4+900*6)/10=1060MPa;

E2/E3=EII

med/E2=1060/700=1,51, iE2/E3=E2/EIII

com=700/108,75 = 6,44.


11/36

Dup nomograma 2.19.b(P.P.), gsim

;

0,4


12/36

Aa dar grosimea stratului de nisip proiectat din condiia rezistenei, asigur pedeplin captarea apei care se acumuleaz n fundaie.

Grosimea sumar a mbrcmintei rutiere care trebuie s corespund umflrii langhe. Se poate de determinat din formula:

unde:

umflarea admisibil (pentru acoperiul din beton-asflat,

;

unde: coeficient care evideniaz condiiile de umiditate,

coeficient, care evideniaz tipul profilului transversal,

coeficient climateric care se determin pe hart, izolinii ( ,fig.4.4. BCH);

coeficientul umflrii, cnd atunci

coeficientul de conductibilitate termic a mbrcmintei rutiere, sedetermin ca valoarea medie a materialelor mbrcmintei rutiere,

coeficient de conductibilitate termic a solului (pentru argila nisipoas,

);

Deoarece , este cu mult mai mic ca grosimea structuriimbrcmintei rutiere, rezult c nu avem nevoie de msurri speciale.


13/36

Proiectarea i calculul mbrcmintei rutiere rigide (beton ciment)

Datele iniiale pentru calcul mbrcmintei rigide, sunt aceleai ca i pentru ceanerigid.

Proiectarea mbrcmintei rutiere rigide o vom ndeplini n urmtoareaconsecutivitate:

Calculul grosimii stratului drenant a mbrcmintei rutiere cu acoperidinbeton - ciment

Calculul rezistenei la nghe; Calculul grosimii straturilor mbrcmintei rutiere; Determinarea modulului de elasticitate a fundaiei acoperiului din beton-

ciment; Calculul tensiunii n dala de beton de la aciunea autovehiculelor; Calculul tensiunilor n dala de beton la aciunea termic; Determinarea grosimii acoperiului din beton

Calculul grosimii stratului drenant:

grosimea stratului saturat deplin cu ap, cm;rezerva grosimii stratului. Pentru asigurarea rezistenei materialului

stratului drenant sub aciunea sarcinilor de scurt durat care se repetdes de la autovehicule;depinde de caracteristica capilar i se primete egal cu nlimea de

ridicare a apei capilare (h);pentru nisip mcat, cu coeficientul de umiditateKw=0,2m/24ore,h=0,1m.

Stratul drenant din nisip, se aterne pe toat limea terasamentului cu evidenaridicrii apei n zona capilar poate fi determinatdup formula:

unde: viitura de ap la 1m lime a fluxului, m3/24ore.

la profil transversal cu band de ncadrare, b - limea benzii decirculaie plus banda de ncadrare ( categoria III b = 3,5 + 0,5 = 4 m,categoria II b = 3,75+0,75 = 4,5 m);

coeficient de filtrare a materialului compactat,

declivitatea fundaiei stratului drenant, ; lungimea parcursului de filtrare n dependen de categoria drumului:


14/36

Categoria III7m;

Categoria IV7,5m;

nlimea zonei capilare saturate, ;

coeficienii debitului fluxului natural i capilar de ap, m=1,4,m1=0,5;

coeficientul conductibilitii de umiditate n zona capilarKw=0,7m/24ore

Calculnd ecuaia relativ nsat, primim hsat=6 cm, de aici primim:

hp=hsat+ hr = 0,06+0,012 = 0,18 m.

Determinm amplasarea temporar a stratului drenant hnla nceputul dezgheului:

Din aceste dou valori, alegem cea mai mare:

hn1= 0,18 m; hn2 = 0,08 m;Cea mai mare fiind hn1 = 0,18 m.

Calculul rezistenei la nghe a mbrcmintei rutiere

din beton-ciment

Umflarea admisibil la mbrcmintea rutier din beton-ciment,Ladm=2 cm.

Pentru drumurile cu acoperi capital perfecionat i tipul II al solului dup

umiditate, grosimea straturilor de materiale stabile se determin dup formula:Hng= z100 ladm/ Ku ;

unde: zadncimea de nghe dupa raionul de proiectare i zona climatericrutier,z= 60 cm;

Kucoeficientul de umflare a solului, %

coeficientul umflrii la , i tipul II de umiditate a solului,


15/36

De aici primim:

;

Umflarea n stratul de minim H =15

Proiectarea sistemului rutier,a podetelor tubulare si a podului mic.docx

Documents